• 中北大学 机械工程学院(太原 030051);
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本文基于生物力学模型开源软件 OpenSim 生物力学仿真曲线,针对腿部运动功能受损的患者或患有行走功能障碍的老年人的康复治疗,提出了一种 2 自由度的球面髋关节外骨骼并联机构。首先,对并联机构进行建模,通过逆运动学分析得到机构的位置反解,对反解进行求导,推导出该机构的速度分析表达式。将模型分别导入机械系统动力学分析软件 ADAMS 与矩阵处理分析软件 MATLAB 中进行仿真实验,通过两者的速度仿真结果比较,验证了速度分析的正确性。然后,根据获取的雅可比(Jacobian)矩阵对该机构进行了 3 种奇异位型分析,根据机构反解在 MATLAB 中编程,给定机构参数与限制条件,获得该机构的可达工作空间。最后,构建原理样机实验平台。实验结果表明,外骨骼髋关节采用这种并联机构,能够满足人体髋关节的运动转动角度要求,也可以协助患者较好地进行腿部的前屈后伸运动和外展内收运动,有助于开展相应的康复训练,并且对人体髋关节外骨骼并联机构的研究也具有理论意义与应用价值。

引用本文: 赵耀虹, 夏昊, 夭银银, 李瑞琴. 球面外骨骼并联机构的运动学及工作空间分析. 生物医学工程学杂志, 2019, 36(2): 213-222. doi: 10.7507/1001-5515.201806024 复制

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